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受到巨引源的吸引,銀河系在以600公里/秒的速度運動向其靠近,還要多久才會抵達那裡?
2021/09/23
2021/09/23
 

哇!真的第一次見哎,知識不會,衹是姿勢不對;科學凡此種種,用人話講才能聽懂

文/天空之城團隊

 

在浩瀚的宇宙中,地球一直在以大約30公里/秒的速度圍繞著太陽公轉,而太陽又在以大約220公里/秒的速度圍繞著銀河系公轉,與此同時,銀河系本身也在運動,早在20世紀70年代,科學家就發現銀河系在以大約為600公里/秒的速度朝著長蛇座與半人馬座方向運動,似乎受到了一個引力源的吸引。

很不湊巧的是,銀河系的星系盤剛好遮擋住了來自這個方向的可見光,這給相關的觀測工作製造了很大的麻煩,不過這也不是沒有辦法解決,因為一些其它波段的電磁波(如X射線、紅外線、無線電波等)可以透過銀河系的星系盤。

1986年,科學家根據觀測資料,確認了這個引力源距離銀河系大約2億光年(1.5億至2.5億光年),除此之外,科學家還發現這個引力源非常強大,以至于在它周圍數億光年范圍內的眾多星系都在朝著它所在的位置上運動,于是這個引力源就被命名為「巨引源」(The Great Attractor)。

(注:上圖中每一個小點都是一個星系,銀河系只是其中之一,其位置如箭頭所示)

巨引源到底是什麼?銀河系還要多久才會抵達2億光年外的巨引源呢?

剛開始的時候,科學家推測巨引源應該是一個擁有非常大的質量的巨型結構,所以才會產生如此強大的引力,然而觀測資料卻表明,雖然在巨引源所在的區域存在著一個巨大的星系團——「矩尺座星系團」,但是這片區域的總質量卻連預估值的十分之一都沒有。

所以在接下來的很長的一段時間裡,巨引源都是一個謎團,直到科學家確認了「拉尼亞凱亞超星系團」之後,這個謎團才得到了合理的解釋。

在此之前,人們一直認為銀河系所屬的最大宇宙結構就是「室女座超星系團」(Virgo Supercluster),這個結構由大約100個星系群(團)構成,其直徑約為1.1億光年。隨著觀測水準的逐步提升,科學家發現,原來在「室女座超星系團」之上,還有一個更加龐大的宇宙結構——「拉尼亞凱亞超星系團」(Laniakea Supercluster)。

觀測資料表明,「拉尼亞凱亞超星系團」的直徑約為5.2億光年,擁有300至500個已知的星系群(團),「室女座超星系團」和「矩尺座星系團」都只是它的一部分。

科學家據此推測,巨引源應該就是「拉尼亞凱亞超星系團」的引力中心所在的位置,包括銀河系在內的眾多星系都在朝著這裡運動。然而根據計算,就算實際情況真是這樣,銀河系向巨引源運動的速度也不應該如此之快,這又是為什麼呢?

這應該跟巨引源「背後」的夏普利超星系團(Shapley Supercluster)有關,「夏普利超星系團」距離銀河系大約6.5億光年,其質量大約相當于銀河系的1萬倍左右。科學家認為,正是因為這個超星系團的引力作用,才使得銀河系以大約600公里/秒的速度向巨引源運動(如下圖所示)。

相對2億光年的距離而言,600公里/秒的速度可以說是非常緩慢了,經過簡單的計算我們就可以得出,以這樣的速度,銀河系大概還要1000億年的時間才會抵達2億光年外的巨引源。

那麼在1000億年後,銀河系真的會抵達巨引源嗎?

答案是否定的,因為上述計算結果沒有考慮宇宙的膨脹,根據科學家的觀測,宇宙其實一直在膨脹,並且距離越遠,宇宙就膨脹得越厲害,對于宇宙中的兩個天體而言,距離每增加1百萬秒差距(約為326萬光年),它們因為宇宙膨脹而相互遠離的速度就會增加大約68公里/秒。

據此我們可以計算出,在2億光年的距離上,銀河系與巨引源之間因為宇宙膨脹而相互遠離的速度,就會達到大約4172公里/秒。

這就意味著,銀河系一邊在以大約600公里/秒的速度向巨引源接近,一邊又因為宇宙膨脹而以大約4172公里/秒的速度在遠離巨引源而去,如此一來,銀河系實際上是離巨引源越來越遠,因此可以說,在宇宙膨脹的影響下,銀河系永遠都不會抵達巨引源。

 

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